Yếu tố vô sinh

Là thành phần không sống của tự nhiên, gồm các chất vô cơ tham gia vào chu trình tuần hoàn vật chất như CO₂, N₂, O₂, C, H₂O, các chất hữu cơ riêng biệt (như protein, lipid, glucid, mùn) và các yếu tố vật lý như các yếu tố khí hậu (ánh sáng, nhiệt độ, nước, không khí-gió-áp suất), đất (thành phần khoáng vật, thành phần cơ giới đất, các tính chất lý hóa học của đất), địa hình (độ cao, trũng, dốc, hướng phơi của địa hình).

Sự phân loại các nhóm sinh thái như trên, chủ yếu cho các sinh vật trên cạn. Đối với các sinh vật dưới nước cũng chịu tác động tổng hợp của nhiều yếu tố do tính chất của môi trường nước quyết định.

Yếu tố hữu sinh

Gồm các cá thể sống như: thực vật, động vật, nấm, vi sinh vật… Mỗi sinh vật thường chịu ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp của các cơ chế khác nhau trong mối liên hệ cùng loài hay khác loài ở môi trường xung quanh. Các yếu tố này là thế giới hữu cơ, một thành phần rất quan trọng của môi trường.

• Thực vật: ảnh hưởng trực tiếp và tương hỗ của các thực vật sống cùng (cơ học, cộng sinh, kỵ khí), ảnh hưởng gián tiếp làm thay đổi môi trường sống qua các sinh vật khác (qua động vật và vi sinh vật), qua môi trường vô sinh (cạnh tranh, cảm nhiễm qua lại).
• Động vật: Tác động trực tiếp (ăn, dẫm, đạp, làm tổ, truyền phấn, phát tán hạt) và gián tiếp qua môi trường sống.

Yếu tố sinh thái giới hạn là yếu tố mà khi tác động đến sinh vật được giới hạn từ điểm cực hại thấp đến điểm cực hại cao qua điểm cực thuận. Dưới điểm cực hại thấp và trên điểm cực hại cao, sinh vật không tồn tại được. Nhiệt độ, nồng độ muối, pH, chất độc … được coi là những yếu tố giới hạn đối với sinh vật. Nếu các sinh vật có phạm vi chống chịu rộng đối với yếu tố sinh thái nào đó mà nó có hàm lượng vừa phải và ổn định trong môi trường, thì yếu tố này không phải là yếu tố giới hạn sinh thái. Ngược lại, nếu các sinh vật có phạm vi chống chịu hẹp đối với một yếu tố thay đổi nào đó, thì chính yếu tố đó là yếu tố sinh thái giới hạn.

Ví dụ, oxi trong khí quyển không phải là yếu tố sinh thái giới hạn đối với sinh vật ở cạn, mặc dù nó tối cần thiết cho sự sống, vì oxi có nhiều trong khí quyển. Còn trong các thủy vực, oxi tương đối ít và hàm lượng của nó dao động nên nó là yếu tố giới hạn sinh thái đối với các sinh vật thủy vực.

Yếu tố con người

Con người được tách ra làm yếu tố độc lập vì con người có thể tác động vào môi trường tự nhiên một cách có ý thức và quy mô đặc trưng.

Tất cả các dạng hoạt động của xã hội loài người đều làm biến đổi môi trường sống tự nhiên của các sinh vật. Ở một góc độ nhất định, con người và động vật đều có những tác động tương tự đến môi trường (lấy thức ăn, thải chất thải vào môi trường …). Tuy nhiên, do con người có sự phát triển trí tuệ cao hơn, hoạt động của con người cũng đa dạng nên đã tác động mạnh đến môi trường, thậm chí có thể làm thay đổi hẳn môi trường và sinh giới ở nơi này hoặc nơi khác.

Quy luật tác động đồng thời

Các yếu tố sinh thái tác động đồng thời lên các sinh vật, sự tác động tổ hợp trong nhiều trường hợp không giống như các tác động riêng lẻ.

Quy luật tác động qua lại

Sự tác động của các yếu tố sinh thái lên sinh vật và sự phản ứng trở lại của sinh vật là một quá trình qua lại;

Cường độ tác động, thời gian tác động, cách tác động khác nhau thì dẫn tới những phản ứng khác nhau của sinh vật.

Sự phát triển của các yếu tố ngoại cảnh (vật chất và năng lượng) quyết định xu thế phát triển chung của sinh vật. Sự tác động trở lại của sinh vật đến môi trường chỉ là phụ.

Quy luật về lượng

Quy luật tối thiểu: để sống và chống chịu trong những điều kiện cụ thể, sinh vật phải có những chất cần thiết để tăng trưởng và sinh sản. Năm 1840, Liebig đưa ra nguyên tắc "chất có hàm lượng tối thiểu điều khiển năng suất, xác định sản lượng và tính ổn định của mùa màng theo thời gian".

Quy luật về sự chống chịu (quy luật giới hạn sinh thái): Shelford (1913) đã phát biểu quy luật về sự chống chịu như sau: "Năng suất của sinh vật không chỉ liên hệ với sức chịu đựng tối thiểu mà còn liên hệ với sức chịu đựng tối đa đối với một liều lượng quá mức của một nhân tố nào đó từ bên ngoài".

Ví dụ, cá rô phi có giới hạn sinh thái về nhiệt độ từ 5,6^oC đến 42^oC, cá chép có giới hạn sinh thái về nhiệt độ từ 2^oC đến 44^oC.

Ánh sáng

Ánh sáng giúp cho cây xanh thực hiện chức năng quang hợp. Mỗi loài thực vật có cường độ quang hợp cực đại ở cường độ ánh sáng khác nhau. Người ta phân ra hai nhóm thực vật: cây ưa sáng (gồm những thực vật có cường độ quang hợp cực đại khi cường độ chiếu sáng lớn, như cây gỗ ở rừng thưa, cây bụi ở savan, bạch đàn, phi lao, lúa, đậu phọng …); cây ưa bóng (gồm những thực vật có cường độ quang hợp cực đại khi cường độ chiếu sáng thấp, như lim, vạn niên thanh, lá dong, ràng ràng …).

Ánh sáng tác động rõ rệt đến sự sinh sản của thực vật. Thời gian chiếu sáng càng dài thì cây ở các vùng ôn đới (cây dài ngày) phát triển nhanh, ra hoa sớm; ngược lại phần lớn các cây nhiệt đới (cây ngắn ngày) ra hoa muộn.

Ánh sáng đã tạo nên các đặc điểm thích nghi về hình thái, giải phẩu và sinh lý ở các sinh vật.

Nhiệt độ

Sự sống có thể tồn tại trong khoảng nhiệt độ từ –200^oC  +100^oC, nhưng đa số loài chỉ tồn tại và phát triển trong khoảng từ 0^oC đến 50^oC. Mỗi loài sinh vật chỉ có thể sinh sản ở một nhiệt độ tối thiểu gọi là nhiệt độ nền và phát triển trong một biên độ nhiệt nhất định. Vì vậy, có sinh vật rộng nhiệt, sinh vật hẹp nhiệt, có động vật đẳng nhiệt, động vật biến nhiệt.

Nhiệt độ trên trái đất phụ thuộc vào năng lượng mặt trời và thay đổi theo các vùng địa lý, theo những chu kỳ trong năm. Nhiệt độ có thể tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự sinh trưởng phát triển và sự phân bố các cá thể, quần thể, quần xã. Nhiệt độ còn ảnh hưởng đến các yếu tố khác của môi trường như độ ẩm, đất …

Sự khác nhau về nhiệt độ trong không gian và thời gian đã tạo ra những nhóm sinh thái có khả năng thích nghi khác nhau.

Nước và độ ẩm

Căn cứ vào nhu cầu thường xuyên về nước, người ta chia thực vật ra thành bốn nhóm là thực vật thủy sinh (sống hoàn toàn trong nước như rong, tảo với thân dài, mảnh, lá mảnh và dài, mô khí phát triển, lỗ khí nhiều); thực vật ưa ẩm (mọc ở các vùng bờ ao, đầm lầy, ruộng lúa …); thực vật cần độ ẩm trung bình (cần nhiệt độ, ánh sáng, dinh dưỡng vừa phải và phổ biến khá rộng); thực vật chịu hạn (những cây vừa chịu nóng, ưa sáng và có khả năng tự tích lũy nước hoặc điều tiết nước, ít thoát hơi nước, như họ xương rồng, họ thầu dầu, họ dầu, họ hòa thảo …).

Nước có vai trò quan trọng trong đời sống của các sinh vật. Trong cơ thể sinh vật thì khoảng 60-90% khối lượng là nước. Nước cần cho các phản ứng sinh hóa diễn ra trong các cơ quan, mô và tế bào của các sinh vật, nước là nguyên liệu cho cây quang hợp, là phương tiện vận chuyển của các chất vô cơ, hữu cơ, vận chuyển máu và chất dinh dưỡng ở động vật. Nước còn tham gia vào quá trình trao đổi năng lượng và điều hòa nhiệt độ cơ thể.

Độ ẩm tương đối là yếu tố quyết định tốc độ mất nước do bay hơi, là một yếu tố sinh thái quan trọng đối với thực vật ở trên cạn. Trên thực tế, ảnh hưởng của độ ẩm tương đối thường khó tách rời ảnh hưởng của nhiệt độ.

Không khí-Gió

Gió có ảnh hưởng rõ rệt đến nhiệt độ, độ ẩm của môi trường dẫn đến sự thay đổi thời tiết, ảnh hưởng đến sự thoát hơi nước của thực vật. Gió có vai trò rất quan trọng trong phát tán vi sinh vật, bào tử, phấn hoa, quả, hạt thực vật … đi xa.

Nhân dân ta có câu ca dao "Gió Đông là chồng lúa chiêm, gió Bắc là duyên lúa mùa" để nói lên mối quan hệ giữa lúa và gió. Gió Đông Nam thổi từ biển Đông vào làm cho thời tiết ấm, nhiều hơi nước, gây mưa. Lúa chiêm theo thời vụ trước đây (ở đồng bằng Bắc bộ) là thứ lúa được cấy từ trước tết âm lịch, gặt vào tháng 6. Khi gió Đông thổi tới (cuối mùa xuân), trời ấm, có mưa làm cho lúa chiêm tươi tốt, đẻ nhánh khỏe và trổ bông. Gió Bắc là gió Đông bắc từ vùng cao áp Xibêri tới mang tính chất lục địa khô và lạnh. Lúa mùa theo thời vụ cũ là thứ lúa được cấy từ cuối tháng 6, gặt vào cuối tháng 10, tháng 11. Khi gió Bắc đến sớm (cuối tháng 10) khí hậu trở nên mát mẻ, có lợi cho sinh trưởng và phát triển của lúa mùa. Ngoài ra, có gió thì lúa mới thụ phấn được.

Loài cỏ lăn sống trên bãi biển có quả xếp tỏa tròn quanh một trục, khi gió thổi mạnh, cụm quả bị gẫy và lăn trên bãi cát, lăn đến đâu rụng quả đến đấy, nhờ đó mà chúng phân bố rất rộng trên các bãi biển nhiệt đới châu Á, châu Phi, châu Đại dương. Gió giúp cho sự vận chuyển của nhiều động vật, như chồn bay, cầy bay có khả năng lượn nhờ gió .v.v…

Tuy nhiên, nếu gió mạnh sẽ gây hại cho động vật, thực vật và phá hủy môi trường (gió mạnh, bão làm hạn chế khả năng bay của động vật. Ong mật chỉ bay khi gió có tốc độ 709 m/giây, muỗi 3,6 m/giây).

Không khí cung cấp khí oxy (O₂) cho sinh vật hô hấp sinh ra năng lượng dùng cho cơ thể. Thực vật lấy khí cacbonic (CO₂) từ không khí dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời tạo ra chất hữu cơ. Không khí chuyển động (gió) có ảnh hưởng đến nhiệt độ, độ ẩm.

Các chất khí và pH

CO₂ và pH: CO₂ cùng với nước tham gia tổng hợp chất hữu cơ, là chất đệm giữ pH môi trường nước trung tính. Trong môi trường nước, CO₂ tồn tại ở dạng:

Ca(HCO₃)₂  CaCO₃ + CO₂ + H₂O

O₂ cần cho sự hô hấp của các sinh vật (trừ sinh vật kị khí bắt buộc). Nguồn oxy trong thủy vực là do oxy khuếch tán từ không khí (nhờ gió và sự chuyển động của nước).

Nitơ (N₂): Là thành phần bắt buộc của protid-chất đặc trưng cho sự sống, cung cấp năng lượng cho cơ thể, tham gia cấu tạo ADP, ATP.

Phospho (P): Thiếu phospho, động vật mềm xương, còi xương, liệt nửa thân sau. Tỉ lệ thích hợp đối với N/P trong nước là 1/23.

Canxi (Ca): Hàm lượng Ca cao ngăn chặn sự rút các nguyên tố khác nhau ra khỏi đất. Ca cần cho sự thâm nhập của NH₄⁺ và NO₃^- vào rễ. Tôm có thể sống được ở nước lợ hoặc nước ngọt hoàn toàn nhưng phải giàu Ca.